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目的:⑴制备并筛选生物力学相容性优良的牙科用多孔NiTi合金;⑵比较牙科用二氧化钛涂层和羟基磷灰石涂层多孔镍钛合金不同时间段的离子析出量。
方法:采用常规粉末冶金烧结法结合造孔剂技术制备多孔NiTi合金,即以Ni粉(61μm,纯度99.9%)、Ti粉(50μm,纯度99.9%)为主要原料,按50.8∶49.2的等原子比配置,筛分粒径均匀、不同剂量的NH4HCO3颗粒(~200μm)作为造孔剂,置于Ⅴ型高效混合机充分搅拌至混合均匀;采用液压式万能材料试验机室温下单向冷等静压将其压制成型,压制压力200 MPa;再置于高温管式烧结炉于高纯保护氩气(纯度99.9%)环境中烧结,获得孔隙率不同的A~F组多孔NiTi合金试样。对烧结后的试样进行X射线衍射物相分析(XRD)及能谱分析;线切割法加工试件,打磨、抛光,金相显微镜下观察试件表面孔隙的尺寸及分布;参照GB/T1966-1996测定试件的表观密度及孔隙率。利用电子万能试验机测定A~F组多孔NiTi合金的抗压性能及抗折性能,与纯钛试件组进行对照。采用溶胶-凝胶法在材料表面涂覆TiO2涂层和羟基磷灰石涂层,利用分光光度仪分别测定试件在1d、3d、7d、15d的离子析出量。采用SPSS16.0统计软件,对实验结果进行统计学分析。
结果:①XRD物相分析结果显示,多孔NiTi合金主要成分相是母相B2和马氏体相B19等;金相显微镜下可见孔隙主要由相互连通的50~200μm的大孔和少量分布于大孔周围孤立存在的~50μm的微孔组成。②A~F组孔隙率范围为(23.50±5.24)%~(38.83±1.82)%;弹性模量值在9.55±0.19 GPa~4.28±0.32 GPa;抗折强度值为133.38±6.75 MPa~80.51±5.58 MPa。随着加入造孔剂的含量增加,试件的孔隙率增大,抗压载荷及抗折载荷值呈下降趋势。经Kruskal-Wallis检验分析和Bonferroni检验进行组间两两比较,多孔NiTi合金组的弹性模量明显低于纯钛组,差异有统计学意义(P<0.05);各组抗折强度值两两间差异均有统计学意义。③经表面涂层处理的牙科用多孔NiTi合金组与未处理组比较,离子析出量显著降低,差异有统计学意义(P<0.05);二氧化钛涂层组和羟基磷灰石涂层组组间差异无统计学意义(P>0.05)。
结论:⑴孔隙率对多孔NiTi合金材料孔隙特征、抗压性能及抗折性能有影响;随孔隙率的增加,力学性能呈下降趋势。⑵涂层处理对牙科用多孔NiTi合金离子析出量有影响。TiO2及羟基磷灰石涂涂层能有效抑制牙科用多孔NiTi材料中镍离子的析出。